Kaj se zgodi z eksotermno reakcijo, če se temperatura poviša?

Nekatere kemične reakcije, kot je gorenje lesa ali eksplozija TNT, sproščajo toploto v okolico. Kemiki temu pravijo eksotermne reakcije. Povišanje temperature vpliva na eksotermno reakcijo na dva različna načina: s spreminjanjem hitrosti reakcije in s spreminjanjem ravnovesja med produkti in reaktanti na koncu reakcije.

TL; DR (predolgo; Nisem prebral)

Na splošno se bo vaša reakcija pospešila, ker višja temperatura pomeni več toplote in energije v vašem sistemu. Vendar lahko v nekaterih primerih zvišanje temperature spremeni ravnotežje in prepreči, da bi prišlo do nekaterih reakcij.

Skoraj vse reakcije potekajo hitreje, ko se temperatura zvišuje - vključno z eksotermnimi reakcijami. Reakcija med kisikom v zraku in kemikalijami na konici vžigalice je na primer pri sobni temperaturi tako počasna, da se zdi, da se nič ne zgodi. Ko konico vžigalice segrejete tako, da jo udarite ob udarni trak na škatli, pa se temperatura poveča in s tem tudi hitrost reakcije, dokler ne zažge vroč plamen. Na splošno, bolj ko zvišujete temperaturo eksotermne reakcije, hitreje bo šla.

Večina kemičnih reakcij gre lahko v obe smeri, kar pomeni, da lahko tečejo naprej in pretvarjajo reaktante v izdelke ali tečejo obratno in pretvarjajo izdelke v reaktante. Ko reakcija teče naprej, se reaktanti postopoma izčrpajo, medtem ko se produkti začnejo kopičiti, zato se reakcija naprej upočasni, medtem ko se reverzna reakcija pospeši. Sčasoma sta stopnji neposredne in povratne reakcije enaki, zato se količine produktov in reaktantov, čeprav reakcija še naprej pojavlja, ne spremenijo. To ravnotežje se imenuje ravnotežje.

Razmerje med reaktanti in produkti v ravnovesju je odvisno od specifične kemijske reakcije. Za nekaj takega, kot je ogenj, na primer malo, če kaj od reaktanta ostane v ravnotežju, medtem ko nekaj podobnega reakciji med dušikom in vodikom, da nastane amoniak, lahko ostane veliko reaktantov ravnotežje. Le Chatelierjevo načelo v bistvu pravi, da vsi kemični sistemi želijo priti v ravnovesje in ostati v njem. Če kemičnemu sistemu v ravnovesju dodate reakcijske produkte, lahko pričakujete, da se bo določena količina proizvoda pretvorila v reaktante, medtem ko če dodate reaktante, se bo določena količina reaktantov pretvorila v produkte, tako da bo ravnotežje vzdrževano.

Za eksotermno reakcijo je toplota v bistvu produkt reakcije. V skladu z načelom Le Chatelierja, če zvišujete temperaturo, povečujete količino izdelkov, in tako ravnotežje v ravnotežju premaknete nazaj proti reaktantom, kar pomeni, da bo ostalo več reaktantov ravnotežje. Višja kot je temperatura, bolj se ravnotežje v ravnotežju premakne nazaj proti reaktantom. Znamenit primer je reakcija med vodikom in dušikom, da nastane amoniak. Reakcija je pri sobni temperaturi tako počasna, da se nič ne zgodi. Če zvišate temperaturo, da pospešite reakcijo, se ravnotežje v ravnotežju premakne nazaj proti reaktantom in nastane zelo malo amoniaka.